一种超声电磁多物理场协同除藻系统

1.本发明涉及水体处理技术领域，特别是涉及一种超声电磁多物理场协同除藻系统。


背景技术：

2.水体富营养化及其治理是当今世界普遍关注的热点与难点问题。水体富营养化常常导致蓝藻大肆生长，造成常态化暴发的水华问题。蓝藻水华的暴发对我国的水生态环境及生活用水产生极大的影响，严重时甚至造成供水危机。目前已报道的我国较为严重的暴发蓝藻水华的地区有太湖、滇池、巢湖等。因此，寻求高效、可持续的蓝藻水华治理方法已成为当今社会亟待解决的问题。
3.传统治理蓝藻水华的方法有物理、化学和生物防治法。如混凝、砂滤、活性碳吸附、氯化、杀藻剂、臭氧等物理或化学方法；然而这些方法容易使蓝藻细胞破裂，导致藻细胞内的有机物、藻毒素释放到水中，对水体造成二次污染，此外，这些处理方法还存在有效期短、能耗高等问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超声电磁多物理场协同除藻系统。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种超声电磁多物理场协同除藻系统，包括：
7.水流通道，所述水流通道内部流动有待处理水体；
8.超声波发生器，设置在所述水流通道外侧，用于产生超声波，并利用所述超声波对所述待处理水体的藻细胞进行抑制和灭杀；
9.脉冲发射器，设置在所述水流通道上，用于产生脉冲磁场，并利用所述脉冲磁场对所述待处理水体的藻细胞进行抑制和灭杀。
10.优选地，所述超声波发生器包括：
11.波形发生装置，用于产生初始频率信号；
12.功率放大器，与所述波形发生装置连接，用于对所述初始频率信号进行放大；
13.超声波换能器，与所述功率放大器连接，用于根据放大的初始频率信号得到所述超声波。
14.优选地，所述脉冲发射器包括：
15.螺旋线圈，绕制在所述水流通道外侧，用于产生所述脉冲磁场。
16.优选地，所述脉冲发射器包括：
17.磁极线圈，均匀的设置在所述水流通道的两侧，用于产生所述脉冲磁场。
18.优选地，还包括：
19.水泵，设置在所述水流通道的入口端，用于向所述水流通道泵入所述待处理水体。
20.优选地，还包括：
21.控制器，分别与所述超声波发生器、所述磁场线圈和所述水泵连接，用于控制所述待处理水体的流速和水量大小，还用于控制所述超声波发生器和所述磁场线圈的工作状态。
22.优选地，还包括：
23.水处理室，所述水流通道、所述超声波发生器和所述磁场线圈均设置在所述水处理室内。
24.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
25.本发明提供了一种超声电磁多物理场协同除藻系统，引入了超声和电磁场两种物理的环境处理技术，将两者同时作用于水体上，以达到更强的除藻效果。能有控制的破坏藻细胞的新陈代谢，无毒副产品，无生态毒性，有效的减少了藻毒素的释放。且该装置不引用任何化学物质、效果显著操作简单、条件温和，不会对水体造成二次污染。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明提供的实施例中的岸立式的系统结构示意图；
28.图2为本发明提供的实施例中的岸立式的磁极线圈示意图；
29.图3为本发明提供的实施例中的岸立式的螺旋管线圈示意图；
30.图4为本发明提供的实施例中的船载式的系统主视图；
31.图5为本发明提供的实施例中的船载式的系统俯视图；
32.图6为本发明提供的实施例中的船载式的系统左视图；
33.图7为本发明提供的实施例中的船载式的磁极线圈示意图；
34.图8为本发明提供的实施例中的船载式的螺旋管线圈示意图；
35.图9为本发明提供的实施例中的处理室的右视图；
36.图10为本发明提供的实施例中的处理室的主视图；
37.图11为本发明提供的实施例中的处理室的俯视图。
38.1-进水管，2-水泵，3-连接管，4-处理管，5-超声波发生器，6-出水管，7-脉冲发射器，8-控制器，9-磁场线圈，10-水流通道，11-双体船，12-水处理室，13-电极板，14-绝缘外壳。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明的目的是提供一种超声电磁多物理场协同除藻系统，能够提高除藻效果。
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
42.图1为本发明提供的实施例中的系统结构示意图，如图1所示，本发明提供了一种超声电磁多物理场协同除藻系统，包括：
43.水流通道，所述水流通道内部流动有待处理水体。
44.超声波发生器5(阵列式超声波发生器)，设置在所述水流通道10外侧，用于产生超声波，并利用所述超声波对所述待处理水体的藻细胞进行抑制和灭杀。
45.脉冲发射器7，设置在所述水流通道上，用于产生脉冲磁场，并利用所述脉冲磁场对所述待处理水体的藻细胞进行抑制和灭杀。
46.具体的，所述水流通道包括多段管道，沿着水流流向依次为进水管1、连接管3、处理管4和出水管6，其中，进水管1与水泵2的第一端连接，所述连接管3分别与所述水泵2的第二端和所述处理管4的第一端连接，所述处理管4的第二端与所述出水管6连接。
47.本实施例中提供的超声电磁多物理场协同除藻系统，可以分别用于岸立式除藻过程和船载式除藻过程。
48.具体的，应用于岸立式除藻过程时，本实施例还介绍了系统的其他组成，包括：
49.水泵2，设置在所述水流通道的入口端，用于向所述水流通道10泵入所述待处理水体。
50.控制器8，分别与所述超声波发生器5、所述磁场线圈9和所述水泵2连接，用于控制所述待处理水体的流速和水量大小，还用于控制所述超声波发生器5和所述磁场线圈9的工作状态。
51.水处理室12，所述处理管4、所述超声波发生器5和所述磁场线圈9均设置在所述水处理室12内。
52.进一步地，本实施例通过控制器8对水泵2、阵列式超声波发生器5以及脉冲发生器进行控制。当需要对水体进行除藻时，可通过控制器8打开本装置开始工作，装置运行时通过水泵2将外部待处理水体抽出至水体外排的过程中，水体会经过水处理室12，高强度脉冲磁场发生器的放电器就是处理室中的磁场线圈9，通过瞬间放电以后产生脉冲磁场作用于水体中。本装置的磁场线圈9包含有螺旋线圈和磁极线圈两种，如图2和图3所示，分别在螺旋线圈的中心、磁极线圈的n和s极之间形成横向和纵向的磁场。
53.此外，在电磁场作用的同时，处理室中的阵列式超声波发生器5以产生特别频率的信号，经功率放大器、超声波换能器最终转变为特定频率的超声波。两者同时作用于待处理的水体中，利用超声和电磁场对藻细胞的伪空胞、细胞膜以及细胞壁的破坏来达到协同除藻的效果。
54.最后，本实施例通过流量控制器8来控制水体的流速和水量大小。
55.在另一种可选的实施方式下，如图4至图6所示，本实施例应用于船载式除藻过程，其中，包括具有含藻水引流通道的双体船11、阵列式超声发生器、高强的电磁发生器；藻水引流通道位于双体船11的两船体之间的水中；水流从船的前端流入，后端流出，所述的阵列式超声发生器及高强的脉冲发生器位于双体船11的含藻水引流通道(本实施例的水流通道10)内，通过处于引流通道内超声和电磁场的协同作用除藻。
56.具体的，阵列式超声发生器发射出的超声波和高强的脉冲发生器通过连接的引流
通道内的线圈产生的电磁场对含藻水引流通道内水体中的蓝藻作用使其漂浮能力丧失及有控制地破坏藻细胞新陈代谢，并在船推动螺旋桨器的作用下排出后沉降至水底，达到清除控制蓝藻的目的。所述的阵列式超声波发生器5以产生特别频率的信号，经功率放大器、超声波换能器最终转变为特定频率的超声波。
57.此外，高强度脉冲磁场发生器的放电器就是引流通道中的磁场线圈9，通过瞬间放电以后产生脉冲磁场作用于水体中。磁场线圈9包含有磁极线圈和螺旋线圈两种，如图7和图8所示，分别在螺旋线圈的中心、磁极线圈的n和s极之间形成横向和纵向的磁场。
58.具体的，如图4所示。本实施例主要包括具有含藻水引流通道的双体船11、阵列式超声发生器、电极板以及外围包裹的绝缘材料；含藻水引流通道采用双流道形式，设置于双体船的两船体之间的水中；水流从船的前端流入，后端流出，所述的阵列式超声发生器及电极板位于双体船的含藻水引流通道处，通过处于引流通道内产生的超声和电场的耦合作用除藻。
59.可选地，阵列式超声发生器发射出的超声波和电极板通电后产生的电场对含藻水引流通道内水体中的蓝藻作用使其漂浮能力丧失及有控制地破坏藻细胞新陈代谢，并在船推动螺旋桨器的作用下排出后沉降至水底，达到清除控制蓝藻的目的。
60.具体的，超声波产生的强大冲击波可以有效击破藻类细胞的伪空胞，击破细胞壁。同时可破坏藻细胞内活性酶和活性物质，从而影响细胞的生理生化活性。与此同时，利用电极板所产生的电场，使其内部细胞液经超声波引起的穿孔而流出细胞体，导致其细胞死亡，进一步提高除藻效率。
61.可选地，阵列式超声波发生器以产生特别频率的信号，经功率放大器、超声波换能器最终转变为特定频率的超声波。
62.电极板设置于双引流通道的两侧及中间部位，双引流通道的两侧和中间设分别设置电极板13(如图9至图11所示)，外部采用绝缘材料(绝缘外壳14)整体包覆。将电极板13与外部电源相连接通电后，以此来形成电场。
63.引流通道口设置格栅(孔径可以根据需求选择)，用于阻挡水体中的垃圾和水生物种的进入。
64.该船体工作在水面，处理水面下0～1米的、含有高浓度蓝藻的水。利用两种物理场的耦合作用有控制地破坏藻细胞新陈代谢，无毒副产品、无生态毒性、有效减少藻毒素，把藻细胞浓度控制在安全水平内，避免爆发、造成水体污染及危害。
65.优选地，所述超声波发生器5包括：
66.波形发生装置，用于产生初始频率信号；
67.功率放大器，与所述波形发生装置连接，用于对所述初始频率信号进行放大；
68.超声波换能器，与所述功率放大器连接，用于根据放大的初始频率信号得到所述超声波。
69.优选地，所述脉冲发射器7包括：
70.螺旋线圈，绕制在所述水流通道10外侧，用于产生所述脉冲磁场。
71.优选地，所述脉冲发射器7包括：
72.磁极线圈，均匀的设置在所述水流通道10的两侧，用于产生所述脉冲磁场。
73.本发明的有益效果如下：
74.本发明引入了超声和电磁场两种物理的环境处理技术，将两者同时作用于水体上，以达到更强的除藻效果。能有控制的破坏藻细胞的新陈代谢，无毒副产品，无生态毒性，有效的减少了藻毒素的释放。且该装置不引用任何化学物质、效果显著操作简单、条件温和，不会对水体造成二次污染。
75.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
76.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。